深筒形基坑抗隆起稳定与整体稳定的模型试验与数值模拟研究

摘要

随着我国市政工程的不断发展，平面尺寸小而支护结构深度较大的深筒形基坑的使用逐渐增多，其安全性和经济性也越来越受到重视。基坑稳定性是影响基坑的主要问题之一，但现有的研究方法过于保守，且对于空间效应明显的深筒形基坑并不是很适用，因此研究深筒形基坑的稳定问题变得非常必要。 本文在阅读国内外相关文献的基础上，提出了深筒形基坑抗隆起稳定与整体稳定的整体分析方法，并开展模型试验研究深筒形基坑的抗隆起稳定与整体稳定问题，然后采用ABAQUS软件建立三维有限元模型进行数值模拟，最后结合模型试验和数值模拟提出深筒形的抗隆起稳定破坏模式及其影响因素。本文主要研究内容： （1）进行模型试验，研究基坑平面尺寸、支护结构插入比、支护结构刚度以及施加超载对深筒形基坑抗隆起稳定与整体稳定的影响。结果表明：支护结构的刚度对基坑的抗隆起稳定影响不大，而基坑的平面尺寸以及基坑的开挖深度对基坑的隆起稳定有很大影响。随着基坑的开挖，基坑容易发生隆起稳定破坏，但很难发生类似一面墙的整体稳定破坏。当模型试验施加超载时，坑外土体在超载的作用下，一部分坑外向坑内移动，另一部分土体向上鼓起。基坑在超载的作用下比无超载的作用出现更明显的隆起现象。 （2）采用ABAQUS软件，建立深筒形基坑的三维有限元模型，研究基坑平面尺寸、土性参数、地面超载以及支护结构的插入比、深度以及刚度等因素的影响，得到深筒形基坑抗隆起稳定的破坏模式和影响因素。 （3）根据模型试验结果与数值模拟的结果，提出了两种深筒形基坑的三维破坏模式，并提出复合环向轴的概念，分别计算基坑的分项安全系数，然后进行组合得到最终的基坑抗隆起稳定安全系数。在此基础上，进行了大量的参数分析，得到深筒形基坑稳定问题的影响因素。 通过本文的研究，对深筒形基坑的整体稳定及抗隆起稳定进行分析，得到不同影响因素对深筒形基坑稳定问题的影响，提出深筒形基坑的整体分析方法，为评估深筒形基坑的抗隆起稳定与整体稳定性提供了理论依据。

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